Tabellsamling säkringsfri teknik 2003:3 Kaskadkoppling

Transkript

1 Kaskadkoppling Kaskadkoppling, som även kallas back-up skydd, används för att: spara kostnader, förenkla valet av apparater, genom att möjliggöra användandet av effektbrytare med standardprestanda. Kaskadkoppling Kaskadkoppling, eller back-up skydd, gör att apparater (effektbrytare, dvärgbrytare, motorskyddsbrytare) placerade efter en strömbegränsande effektbrytare får en förhöjd brytförmåga. Den strömbegränsande effektbrytaren hjälper apparat att bryta höga kortslutningsströmmar genom att begränsa felströmmarna. Kaskadkoppling gör det möjligt att använda en apparat med lägre brytförmåga än den maximala felström som kan uppkomma i installationspunkten. Starkströmsföreskrifterna ELSÄK-FS 1999:5, avsnitt Egenskaper hos kortslutningsskydd beskriver detta. Under sägs bl a att skyddens egenskaper skall vara samordnade så att det värde på I 2 t (strömvärmepuls) som skydden släpper genom inte överstiger det värde som kortslutningsskyddet på belastningssidan respektive de ledare som skyddas kan utsättas för utan att skadas. Denna samordning utförs av tillverkarna och presenteras i s k kaskadkopplingstabeller, där den nya, högre brytförmågan hos apparat kan utläsas. Applikationsområden Kaskadkoppling: gäller för alla apparater som återfinns den aktuella effektbrytaren, kan utökas till flera efter varandra följande nivåer, även om apparaterna då återfinns i olika ställverk/centraler. Starkströmsföreskrifterna (och motsvarande internationella standard IEC 60364) säger att uppströms kortslutningsskydd skall ha större brytförmåga, Icu, än den maximala kortslutningsströmmen som kan uppstå i installationspunkten. För kortslutningsskydd gäller att den brytförmåga, Icu, som skall beaktas kan vara den förhöjda brytförmågan genom kaskadkoppling. Funktionsprincip Så snart de två effektbrytarna börjar lösa ut (från punkt IB), kommer ett extra ljusbågsspänningsfall UAD1 att introduceras p g a kontaktrepulsionen i D1. Detta adderas till ljusbågsspänningsfallet UAD2 över kontakterna i D2, och hjälper på så vis D2 att bryta en högre felström genom en förstärkt strömbegränsning. Koordinationen mellan D1 och D2 medger en ökning av D2s prestanda enligt illustrationen till vänster: genomsläppt energi D2, lägre genomsläppt energi tack vare samverkan mellan D1 och D2, Icu för D2 när den föregås av D1. Då testerna för kaskadkoppling beskrivs i SS EN , är det tillverkarna som provar apparatkombinationerna, och utger kaskadkopplingstabeller som i sig utgör en garanti för koordinationen mellan D1 och D2. Dessa tabeller utgör det underlag för samordning som krävs enligt Starkströmsföreskrifterna ELSÄK-FS 1999:5 avsnitt

2 Kaskadkoppling Fördelar Kaskadkoppling gör att alla fördelar med god strömbegränsning kommer till sin fulla rätt. Alla påkänningar av en kortslutningsström är kraftigt reducerade: elektromagnetiska påkänningar elektrodynamiska påkänningar termiska påkänningar Installation av strömbegränsande effektbrytare resulterar i påtagliga förenklingar och besparingsmöjligheter i hela installationen: förenklat val av apparater med färdiga kaskadkopplingstabeller, kostnadsreduceringar på alla apparater. Kaskadtekniken medger användande av standardapparater istället för apparater med hög brytförmåga. Kaskadkopplingstabeller Kaskadkopplingstabellerna är: baserade på teoretiska beräkningar (jämförelse mellan den genomsläppta energin för de olika apparaterna i kombination, och den maximala genomsläppta energin som apparat kan uthärda), verifierade med praktiska prov i enlighet med SS EN /240 V anslutna effektbrytare i ett 380/415 V nät För 1 pol + N eller 2 poliga apparater (främst dvärgbrytare) anslutna till en fas + neutralledare i ett 380/415 V nät (TNS eller TT nät) skall tabellerna för 220/240 V användas. Exempel på kaskadkoppling i tre nivåer Anta att vi har tre aparater, A, B och C, i serie enligt illustrationen till vänster. Kaskadkoppling kan appliceras på ett av följande två sätt: uppströms apparat A koordineras med kaskadkoppling med både apparat B och C (även om kombinationen B + C inte ger någon kaskadeffekt). Det är tillräckligt att kontrollera att kombinationerna A + B respektive A + C ger en tillräcklig brytförmåga. varje apparatpar koordineras med kaskadkoppling var för sig, alltså A + B och B + C. I detta fall är det tillräckligt att kontrollera att kombinationerna A + B respektive B + C ger en tillräcklig brytförmåga Uppströms apparat A är en NS250L (Icu = 150 ka), för en maximal Ik = 80 ka vid dess anslutningar. En NS100N (Icu = 25 ka) kan användas i punkt B för en maximal Ik = 50 ka vid dess anslutningar. Den får en förhöjd brytförmåga om 150 ka tack vare kaskadkoppling med NS250L. En dvärgbrytare C60N (Icn = 10 ka) kan användas i punkt C för en maximal Ik = 27 ka vid dess anslutningar. Den får en förhöjd brytförmåga om 30 ka tack vare kaskadkoppling med NS250L. Notera att C60N för en förhöjd brytförmåga om 25 ka med uppströms NS100N, men: A + B = 150 ka A + C = 30 ka Innehåll applikation Un uppströms apparat apparat sid distribution 220/240 V Multi 9 Multi /415 V Multi 9 Multi /240 V Compact NS, C, Masterpact Compact, Multi /415 V Compact NS, C, Masterpact Compact, Multi V Compact NS, C, Masterpact Compact, Multi 9 27 motorskydd 220/240 V Compact NS Compact NS, GV, Integral /415 V Compact NS Compact NS, GV, Integral V Compact NS Compact NS, Integral 29 kaskadkoppling i installationer med flera parallella transformatorer 30 säkringar 380/415V Smältsäkring Multi

3 Uppströms: Multi 9 Kaskadkoppling, spänning 220/240 V och 380/415 V (1) Nedströms: Multi 9 Spänning 220/240 V uppströms DPN DPN N C60N C60H C60L C120N C120H NG125N NG125H NG125L 25 A 32/40 A 50/63 A NG125LMA DPN DPN N C60N C60H C60L ( 25) C60L (32-40) C60L (50-63) C120N C120H NG125N 70 Notera: DPN Vigi = DPN / C60LMA = C60L Spänning 380/415 V (1) uppströms C60N C60H C60L C120N C120H NG125N NG125L 25 A 32/40 A 50/63 A NG125LMA C60N C60H C60L ( 25) 50 C60L (32-40) C60L (50-63) C120N C120H NG125N 36 (1) För 1P, 1P+N eller 2P apparater i TT eller TNS nät, använd tabellen för 220/240V. Notera: C60LMA = C60L. 24

4 Kaskadkoppling, spänning 220/240 V Uppströms: Compact NS och Masterpact Nedströms: Compact NS och Multi 9 uppströms NSC100N NS100N NS100H NS100L NS160N NS160H NS160L DPN/DPN N C60N C60H C60L ( 25) C60L (32-40) C60L (50-63) NC100H/NC125H NC100L NC100LS NC100LH/LMA NG125N NG125L/LMA NSC100N NS100N NS100H NS160N NS160H 150 uppströms NS250N NS250H NS250L NS400N NS400H NS400L NS630N NS630H NS630L C60N C60H C60L ( 25) C60L (32-40) C60L (50-63) NC100H/NC125H NC100L NC100LS NC100LH/LMA 150 NG125N NG125L/LMA 150 NSC100N NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H 150 uppströms NS630bL NS800L NS1000L Masterpact NT L1 Masterpact NW L NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H NS630bN NS630bH NS800N NS800H NS1000N NS1000H 150 NS1250N

5 Kaskadkoppling, spänning 380/415 V (1) Uppströms: Compact NS och Masterpact Nedströms: Compact NS och Multi 9 uppströms NSC100N NS100N NS100H NS100L NS160N NS160H NS160L brytförmåga ka rms C60N C60H C60L ( 25) C60L (32-40) C60L (50-63) NC100H/NC125H NC100L NC100LS NC100LH/LMA NG125N NG125L/LMA C120N/H NSC100N NS100N NS100H NS160N NS160H 150 uppströms NS250N NS250H NS250L NS400N NS400H NS400L NS630N NS630H NS630L brytförmåga ka rms C60N C60H C60L ( 25) C60L (32-40) C60L (50-63) NC100H/NC125H NC100L NC100LS NC100LH/LMA NG125N NG125L/LMA C120N/H NSC100N NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H 150 uppströms NS630bN NS630bH NS630bL NS800H NS800L NS1000H NS1000L NS1250H NS1600H Masterpact Masterpact till NS1600N NT L1 NW L1 brytförmåga (ka rms) NS100N NS100H NS160NE NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H NS630bN NS630bH NS800N NS800H NS1000N NS1000H 150 NS1250N (1) För 1P, 1P+N eller 2P apparater i TT eller TNS nät, använd tabellen för 220/240V. 26

6 Kaskadkoppling, spänning 440 V Uppströms: Compact NS och Masterpact Nedströms: Compact NS och Multi 9 uppströms NS100N NS100H NS100L NS160NE NS160N NS160H NS160L brytförmåga ka rms NC100L NC100LS NC100LH/LMA NSC100N NS100N NS100H NS160N NS160H 130 uppströms NS250N NS250H NS250L NS400N NS400H NS400L NS630N NS630H NS630L brytförmåga ka rms NC100L NC100LS NC100LH/LMA NSC100N NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H 130 uppströms NS630bL NS800N NS800H NS800L NS1000N NS1000H NS1000L NS1250N NS1250H NS1600H Masterpact NT L1 NW L1 brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H NS630bN NS630bH NS800N NS800H NS1000N NS1000H 130 NS1250N

7 Kaskadkoppling, motorskydd Uppströms: Compact NS Nedströms: Compact NS Integral och GV M Spänning 220/240 V uppströms NS100N NS100H NS100L NS160N NS160H NS160L brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H 150 GV2M 23 A Integral A Integral A Integral A uppströms NS250N NS250H NS250L NS400H NS400L NS630H NS630L brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H 150 Integral A Integral A Integral A Spänning 380/415 V uppströms NSC100N NSA160N NS100N NS100H NS100L NS160N NS160H NS160L brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H 150 GV2M 14 A GV2L 18 A GV2P 18 A GV3M Integral A Integral A Integral A uppströms NS250N NS250H NS250L NS400N NS400H NS400L NS630N NS630H NS630L brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H 150 GV3M Integral A Integral A Integral A

8 Kaskadkoppling, motorskydd Uppströms: Compact NS Nedströms: Compact NS och Integral Spänning 440 V uppströms NS100N NS100H NS100L NS160N NS160H NS160L brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H 130 Integral A Integral A uppströms NS250N NS250H NS250L NS400N NS400H NS400L NS630N NS630H NS630L brytförmåga ka rms NS100N NS100H NS160N NS160H NS250N NS250H NS400N NS400H NS630N NS630H 130 Integral A Integral A

9 Kaskadkoppling Nät med parallella transformatorer Kaskadkoppling i installationer med flera parallella transformatorer Nedanstående tabeller indikerar lämpliga typer av inkommande och utgående effektbrytare för installatioenr med två eller tre parallella transformatorer. Följande antaganden gäller: uppströms högspänningsnät antas ha 500 MVA kortslutningseffekt transformatorerna är identiska, 20/0,4 kv, med normala Uk värden kortslutningsnivån på lågspänningssidan tar ingen hänsyn till impedansen i skensystemet (värsta fallet) apparaterna installeras i ställverk med omgivningstemperatur +30 C för at tkunna parallellkoppla transformatorer måste de ha: samma Uk värde samma omsättning samma kopplingstyp ett maximalt effektförhållande om 2 mellan transformatorerna kortslutningsnivån Ik anges som ett generellt värde, men kan i verkligheten variera med transformatorernas Uk värden: i tabellerna nedan finns därför även apparater med högre brytförmåga. Installationer med två parallella transformatorer Exempel: Antag två parallella 800 kva transformatorer. Inkommande effektbrytare är två Compact NS1250N. Installationen har två utgående grupper på 125 A respektive 630 A. Maximal kortslutningsström vid de utgående grupperna är 49,6 ka. 630 A gruppen kan skyddas med en Compact NS630N (skyddad genom kaskadkoppling till 50 ka). 125 A gruppen kan skydas med en Compact NS160H (70 ka), då ingen kaskadkoppling finns enligt tabellen. Transformatoreffekt (kva) Max Ik vid D Nominell märkström per transformator Effektbrytare D1 och D2 NS400N NS630N NS630N NS800N NS800H NS1000N NS1000H NS1250N NS1250H Brytförmåga (ka) Effektbrytare D4 Förstärkt brytförmåga (ka) NS100N NS160N NS250N NS400N NS630N NS800N NS1000N 70 Installationer med tre parallella transformatorer Transformatoreffekt (kva) Max Ik vid D Nominell märkström per transformator Effektbrytare D1, D2 och D3 NS400N NS630N NS630H NS800N NS800H NS1000N NS1000H NS1250N NS1250H Brytförmåga (ka) Effektbrytare D4 Förstärkt brytförmåga (ka) NS160N NS250N NS400N NS630N NS800N NS1000N 70 30

10 Den välkända försäkringen framför dvärgbrytare är ett klassiskt exempel på kaskadkoppling, som vi t o m hade krav på för en tid sedan. Observera dock att en 100 A smältsäkring oftast är alldeles för stor att kunna ge ett back-up skydd för en dvärgbrytare! Kom också ihåg att i de fall apparat har tillräcklig brytförmåga är det helt ointressant hur stor märkström uppströms skydd har. Kaskadkoppling med smältsäkringar framför dvärgbrytare (försäkring) En smältsäkring har mycket goda strömbegränsande egenskaper vid höga kortslutningsströmmar. Den kan således användas som back-up skydd (försäkring) framför andra mindre apparater som dvärgbrytare. Då smältsäkringen samtidigt är väldigt långsam för små och medelhöga felströmmar blir koordinationsmöjligheterna ändå begränsade. Man kan inte ha för stor säkring framför t ex en dvärgbrytare då löser säkringen aldrig ut för den av dvärgbrytaren begränsade genomsläppta energin, och back-up skyddet uteblir (smältsäkringen kan ju inte hjälpa till och begränsa felströmmen om den inte löser ut). Jämfört med effektbrytare som skydd framför dvärgbrytare blir kombinationsmöjligheterna väldigt begränsade. Back-up skydd med Diazedsäkring (trög) Nedströms dvärgbrytare In (A) Max säkring (A) Max Ik (ka) C60N 0, C60H 0, C60L 0, Back-up skydd med gl säkring (enligt IEC269) Nedströms dvärgbrytare In (A) Max säkring (A) Max Ik (ka) C60N 0, C60H 0, C60L 0,